Сотрудниками университета совместно с ИНХС РАН разработаны новые катализаторы переработки возобновляемого сырья
Сотрудники Губкинского университета совместно с ИНХС РАН разработали новые катализаторы на основе высококремнеземных цеолитов, позволяющие получать ароматические углеводороды и олефины С2 – С4 из этилацетата, перспективного возобновляемого сырья для нефтехимии. Результаты работы, поддержанной грантом Российского фонда фундаментальных исследований № 19-03-00343, опубликованы в журнале Mendeleev Communications.
Создание эффективных катализаторов для получения продуктов нефтехимии и компонентов моторных топлив на базе возобновляемого сырья – важная фундаментальная научная и стратегическая задача, находящаяся в поле зрения правительства России и зарубежных стран. Правительства зарубежных стран декларируют намерение максимально сократить потребление нефти и газа в пользу возобновляемых сырьевых источников. Использование катализаторов и возобновляемого сырья относятся к базовым принципам «зеленой» химии, позволяющим решать ряд технологических и экологических проблем. Замена ископаемых углеводородов растительным сырьем позволит повысить экологическую безопасность производства топливных компонентов и других продуктов нефтехимии, прежде всего, за счет сокращения выбросов CO2, так как производство сырья растительного происхождения связано с утилизацией углекислого газа. Этилацетат может быть получен окислением возобновляемого сырья – биоэтанола – либо взаимодействием этанола и уксусной кислоты, продуктов ферментации различного сырья растительного происхождения. Каталитическая конверсия этилацетата – новый подход к целенаправленному получению продуктов нефтехимии путем каталитической переработки возобновляемого сырья.
В разработке приняли участие:
– руководитель проекта, главный научный сотрудник РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, академик РАН Алексей Дедов;
– ведущий научный сотрудник РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина и ИНХС РАН, д.х.н., профессор Алексей Локтев;
– младший научный сотрудник ИНХС РАН, к.х.н. Александр Караваев;
– научный сотрудник РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, к.х.н. Екатерина Исаева.
Впервые исследованы каталитические превращения этилацетата с использованием цеолитов MFI, синтезированных нетрадиционным гидротермально-микроволновым методом. Синтезированные цеолиты типа MFI позволяют в одну стадию получать из этилацетата ароматические углеводороды, преимущественно, бензол-толуол-ксилольной фракции. На непромотированном цеолите HMFI (кремнеземный модуль 40), синтезированным гидротермально-микроволновым методом, достигается выход жидких органических продуктов, 34 % от теоретически возможного, в том числе до 30% ароматических углеводородов. Совместное промотирование цеолита ионами цинка и хрома существенно влияет на их текстурные характеристики и кислотные свойства и позволяет увеличить содержание ароматических углеводородов в жидких органических продуктах до 100%. Варьируя состав катализатора, удается с высоким выходом получить олефины С2 – С4.
Катализаторы переработки изобутанола в ценные полупродукты нефтехимии
Сотрудниками Губкинского университета совместно с ИНХС РАН разработаны новые катализаторы на основе цеолитных материалов, позволяющие селективно получать ценные полупродукты нефтехимии (олефины С 2 -С 4 и ароматические углеводороды) из изобутанола, который может производиться переработкой растительного сырья. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 20-03-00492, результаты опубликованы в журнале Catalysis Today.
Получение полупродуктов нефтехимии каталитической переработкой возобновляемого сырья растительного происхождения является стратегической задачей, привлекающей возрастающее внимание исследователей. Мировые запасы биомассы составляют 800 миллионов тонн, из которых ежегодно возобновляется 200 миллионов тонн. Объединение биотехнологии и нефтехимии в единую отрасль позволяет осуществлять переработку растительного сырья в ценные нефтехимические продукты с высокой добавленной стоимостью, которые востребованы в самых различных отраслях. Производство изобутанола в России возможно на предприятиях по производству гидролизного этанола. Конверсия изобутанола – новый подход к целенаправленному получению продуктов нефтехимии путем каталитической переработки возобновляемого сырья. Использование катализаторов и возобновляемого сырья относятся к базовым принципам «зеленой» химии, которые необходимо учитывать при решении ряда технологических и экологических проблем.
В разработке приняли участие:
– руководитель проекта, ведущий научный сотрудник РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина и ИНХС РАН, д.х.н., профессор Алексей Локтев;
– главный научный сотрудник РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, академик РАН Алексей Дедов;
– младший научный сотрудник ИНХС РАН, к.х.н. Александр Караваев;
– научный сотрудник РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, к.х.н. Екатерина Исаева.
В результате выполнения работ по гранту РФФИ гидротермально-микроволновым методом синтезированы цеолиты структуры HMFI, успешно использованные в процессах получения ароматических углеводородов и олефинов С 2 -С 4 конверсией изобутанола.
Показано, что количество и сила кислотных центров катализаторов существенно влияют на результаты превращений изобутанола. Установлено, что увеличению выхода целевых продуктов способствует совместное промотирование катализаторов ионами цинка и хрома, эффективно влияющее на адсорбционные и кислотные свойства катализаторов. На непромотированных цеолитах достигается высокий выход олефинов C2 – C4 – 50 % массовых, а промотирование цеолита цинком и хромом позволяет получать ароматические углеводороды, преимущественно бензол-толуол-ксилольной фракции, с выходом до 40 % массовых в расчете на поданный в реактор изобутанол. При этом максимальный теоретически возможный выход углеводородов при конверсии бутиловых спиртов составляет 76 % массовых. По результатам работы продемонстрирована стабильная работа катализатора без регенерации на протяжении 40 часов.
Учебное заведение
